NL8701858A - Werkwijze voor het simuleren van gekleurd weefsel. - Google Patents

Description

1 ‘ N.ü. 34506 1 ff"

Werkwijze voor het simuleren van gekleurd weefsel. w

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het simuleren van gekleurd weefsel» waarbij een beeld van het gekleurde weefsel op een weergeefelement, zoals een kleurmonitor, of op een hardcopy wordt geproduceerd, waarbij het te simuleren weefsel uit gekleurde en in el -5 kaar geweven garens bestaat die elk aan het oppervlak voor het oog waarneembaar uit onderbroken stukken van bepaalde vorm bestaan. Een dergelijke werkwijze is in de praktijk bekend.

Hierbij en in de volgende tekst wordt onder garenvorm of vorm het stuk van het garen verstaan dat aan het oppervlak van het weefsel 10 zichtbaar is als het van het ene vergrendelende of kruispunt naar het volgende loopt. Deze vorm zal alleen het zichtbare deel van het garen zijn, en opgemerkt wordt dat er, op een los geweefd weefsel, onderliggende garens of de achtergrondkleur(en) waarop het weefsel ligt zicht-Daar kunnen zijn. De vorm zal kenmerkend niet rechthoekig zijn maar kan 15 aldus lijken wanneer de garenoppervlakken een doek moeten simuleren dat in een kalander afgewerkt zou worden.

In het verleden hebben fabrikanten van weefsels veelal monsters gemaakt van werkelijk weefsel die een indruk gaven van de verschillende ontwerpen en kleuren teneinde de klant in staat te stellen een keuze te 20 maken. Dit is een buitengewoon tijd in beslag nemend en kostbaar proces. De wever moet namelijk alle gekleurde garens beschikbaar hebben en . de weefgetouwen opgesteld hebben teneinde in alle kleurencombinaties monsters te maken. Wanneer de initiële sortering en selectie van de verschillende ontwerp-ideeën uitgevoerd zou kunnen worden via een 25 gesimuleerd weefsel zou het aantal garens dat gekleurd moet worden en het aantal weefgetouwen dat nodig zou zijn voor de monsters aanzienlijk kunnen worden gereduceerd.

Tegenwoordig worden slechts 20¾ of minder van alle geweefde monsters, die aan de klanten worden getoond, werkelijk in produktie geno-30 men. Wanneer de hoeveelheid van geweefde monsters verminderd zou kunnen worden, zouden minder garens afzonderlijk voor de monsters gekleurd moeten worden en zouden de monsterweefgetouwen voor produktie vrijgemaakt kunnen worden.

Het is in de techniek bekend om op een kleurmonitor of op een 36 hardcopy, zoals een uitgangsbeeld op papier, foto, transparant, kleur-slide, e.d., een beeld van het weefsel of doek in dezelfde afmeting als van het uiteindelijk geweefde doek te maken. Bij fijnere weefsels wordt dan het uitgangsbeeld vergroot terwijl daarentegen bij zwaardere en ru- 8701858 2 were weefsels vaak het uitgangsbeeld wordt verkleind.

Voor het simuleren van dat weefsel wordt dan gebruik gemaakt van blokken van uniforme kleur voor elk voor het oog zichtbare vorm van het garen aan het oppervlak van het weefsel. De kleur voor het blok wordt 5 in het algemeen gekozen door met het oog uit een voorbereid stel kleuren een keuze te maken.

Het is bij deze werkwijze mogelijk om aan de zijkanten van de kleurblokken donkere punten aan te brengen om een bepaalde definitie van de vorm van het garen te representeren. Ook worden wel enkele alge-10 mene patronen van willekeurige aard over het oppervlak toegevoegd teneinde verschillende afwerkingseffecten te simuleren. Tevens heeft men een spectrofotometer gebruikt om de kleur van de garens en de voorbereide kleurblokken te meten. Dit diende dan als hulpmiddel om het garen aan het kleurblok aan te passen.

15 Een probleem bij de huidige werkwijze is dat de beelden doordat zij ontoereikend de ware structuur weergeven niet realistisch zijn en dat in het algemeen de kleuren op de kleurmonitor of de hardcopy onvoldoende nauwkeurig zijn in vergelijking met het werkelijke weefsel of doek.

20 De uitvinding beoogt bovengenoemde problemen te ondervangen.

Dit wordt bij een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort aldus bereikt dat de kleuren van alle punten van het totale oppervlak van elke gesimuleerde vorm worden gesommeerd en gecorrigeerd opdat de gemiddelde kleur dezelfde is als de spectrofotometrisch gemeten kleur van 25 de vorm van het weefsel in werkelijkheid.

Bij een verdere uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de gesimuleerde vorm zodanig uitgevoerd dat deze bij benadering gelijk is aan de vorm van het garen, die het oog, bij waarneming van het weefsel in werkelijkheid, zal waarnemen en die aan de randen, bij 30 passage over en onder andere garens, van schaduw is voorzien.

De uitvinding zal hierna volgend in meer detail worden toegelicht aan de hand van een uitvoering van de werkwijze voor het simuleren van een realistisch uitziend weefsel met behulp van een nauwkeuriger kleurinstelling. Deze simulatie is gebaseerd op de werkelijke kleuren en 35 construct!edetails van een weefsel dat al dan niet eerder is geweefd. Deze werkwijze zal hierna volgend worden toegelicht aan de hand van verschillende stappen.

Bij de eerste stap wordt een definitie van de positie van het oppervlak van de garenvormen in de drie-dimensionale ruimte gegeven. Dit 40 kan uitgevoerd worden met verschillende niveaus van verfijning. Deze 8701 858 3 .

lopen vanaf een eenvoudige voorspellende methode, gebaseerd op de dichtheid van de garens in het geweven doek, zoals voorgesteld in het boek "Structural Mechanics of Fibers, Yarns and Fabrics" van Hearle,

Grosberg en Backer, tot aan een volledige uitgebreide analyse op basis 5 van de oplossing van differentiaalvergelijkingen van de sterkte en uitstrekking van het garen en de fysieke krachten betrokken bij het weven.

Daar in hoofdzaak weefsel simulatie betrekking heeft op eenvoudi ge weefsels zal hier een betrekkelijk eenvoudige techniek worden beschreven.

Daarbij wordt er van uitbegaan dat garens in wezen steeds tussen 10 de verschillende overgangen een elliptische vorm hebben en hierbij een lus volgen beschreven als carthesiaanse functie tussen de twee passerende dwarsgarens. Hierbij wordt de onderlinge garenafstand gekozen gelijk aan die welke in het uiteindelijke geweefde doek aanwezig zou zijn, waarbij kleine variaties in positie toegestaan worden om de na-15 tuurlijke variatie bij het weven te simuleren.

Met voordeel worden de gesimuleerde garenvormen als drie-dimensTonaal zijnde gerepresenteerd en geven zij het realistische beeld van het onder de andere garens duiken en omhoogkomen realistisch weer. Hierbij kunnen de natuurlijke varianten bij het weven worden gesimuleerd en 20 kunnen de vormen en positionering van de garens worden gesimuleerd in afhankelijkheid van de in het weefgetouw uitgeoefende krachten.

Bij een tweede stap moet een belichting gesimuleerd worden op basis van een algemene achtergrondbelichting en een sterke directionele belichting onder een hoek van of ongeveer 45° tot het oppervlak van het 25 geweefde doek. Wanneer de verhouding van achtergrondbelichting tot directionele belichting een tot vier bedraagt, vormt dit een redelijke benadering van het zien van een geweefd doek nabij een venster met normaal daglicht. Dit belichtingsmodel kan worden aangepast aan de verschillende toepassingen maar in het algemeen wordt aan een belichting 30 met een sterke mate van directiviteit volgens een bepaalde richting de voorkeur gegeven.

Bij de derde stap wordt een visuele representatie van de in de punten aan het oppervlak van de garenvorm zichtbare kleuren gemaakt.

Hierbij wordt met voordeel gebruik gemaakt van de in de techniek beken-35 de "straal-vol ging" (ray-tracing). Deze is onder meer beschreven in het boek "Computer Graphics" van Steven Harrington.

Aanvullend kan hierbij een oppervlaktemodellering worden ingevoerd door verschillende reflectanties aan het garenoppervlak aan te brengen teneinde de verschillende garens te simuleren. Eveneens kan hierbij een 40 willekeurige variatie worden ingevoerd door de feitelijke hoek te wij- 8701 858 4 zlgen die het vlak van het garenoppervlak met Invallend licht zal maken.

Bij de vierde stap wordt de zeer belangrijke kleuraanpassing uitgevoerd volgens de uitvinding. Hierbij worden de kleuren van de gesimu-5 leerde vorm zodanig gecorrigeerd dat de gemiddelde kleur daarvan gelijk is aan de spectrofotometrisch gemeten kleur van de werkelijke garen-vorm.

Deze kleuraanpassing is in principe onder verschillende standaard belichtingscondities mogelijk. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van 10 dezelfde belichtingscondities, zoals de D6500 Standard Lighting, voor het meten van de garens, de spectrale reflectanties van de garens en van de hardcopy. Hierdoor kunnen de berekeningen vereenvoudigd worden tot de toepassing van X, Y en Z coördinaten van elk kleurpunt in plaats van uit te gaan van zestien of eenendertig spectrale punten. De-15 ze berekening voor aanpassing van de kleur verloopt als volgt: a) omzetting van elk punt (X, Y, Z) in de drie-dimensionale ruimte aan het oppervlak van de (elliptische) lusvorm in een tint-, verzadi-gings- en helderheid-standaardmodel; b) sommering over het oppervlak van de vorm van deze tint-, verzadi-20 gings- en helderheid-waarden van elk punt; c) vergelijking van deze somwaarden met de in werkelijkheid spectro-fotometrisch gemeten tint-, verzadigings- en helderheid-waarden van de garenvorm; en d) verdeling van het gevonden foutverschil over het totale aantal 25 punten in de lusvorm.

Hierdoor wordt zeker gesteld dat het totale visuele effect van de garenvorm dezelfde is als van de werkelijke garenvorm zelfs ofschoon sommige delen een pure witte spectrale waarde kunnen hebben en sommige andere punten een vrijwel zwarte kleuring als gevolg van schaduwwerking 30 hebben. De veranderingen in de gereflecteerde kleuren volgen dezelfde veranderingen die in het werkelijke weefsel zouden optreden.

De vijfde stap hangt af van het type toegepaste hardcopy-machine. Hierbij wordt het totale bereik van de bij de derde en vierde stap geproduceerde kleuren gereduceerd tot het door de monitor of hardcopy-ma-35 chine verwerkbare aantal kleuren. Wanneer de machine een fotografische machine is, is er praktisch vrijwel geen verdere verwerking nodig behalve enige correcties voor de gamma van de film plus een overlapping of onderlapping van de pixels. Wanneer een kleurdrukker wordt gebruikt als hardcopy-machine, zijn er slechts acht fundamentele kleuren die op 40 een pixel gedrukt kunnen worden. Sommige vier-kleuren drukkers hebben 8701858 5 tot aan zestien bruikbare fundamentele kleuren.

Met andere woorden men zal het totale bereik van de gesimuleerde kleuren moéten omzetten in het beperkte bereik van de voor de drukker beschikbare kleuren. Hierbij gaat men als volgt te werk.

5e) De door de derde en vierde stap bepaalde kleuren worden op een matrix uitgelegd met dezelfde steek als de meest fijne steek van de drukker; f) het proces beweegt over de array, en bij elke pixel van de array: 10 i) wordt de fundamentele kleur van de drukker die het dichtstbij is gelegen gekozen; ii) wordt de fout tussen de gekozen drukkleur en de gewenste kleur berekend; üi) wordt de fout in drie delen gesplitst. Deze foutdelen worden 15 respectievelijk aan de volgende pixel in de rij, aan de pixel direct boven in de volgende rij , en aan de pixel diagonaal boven in de volgende rij toegevoegd.

De verhouding van de opdeling is willekeurig en is gebaseerd op ervaring, maar bedraagt kenmerkend 0,3; 0,4 en 0,3 respectievelijk.

20 Deze techniek behoudt de oorspronkelijke kleuren van het simula-tieproces maar is slechts effectief wanneer het aantal pixels voor elke elliptische lusvorm van het garen redelijk groot is (bijvoorbeeld tien of meer). Een verdere verbetering is mogelijk door de foutcorrectie te beperken tot binnen elke lus van een garen. Dit gebeurt door het fout-25 correctie- of splitsalgoritme voor de rand van de garenvorm te wijzigen zodat de gehele fout aan de volgende pixel in de rij wordt toegevoegd, en door enige overlapping of onderlapping van de op de drukker geproduceerde data toe te staan.

Als de meest geschikte hardcopy-machines worden nu inktstraal- of 30 thermo-transfer drukkers beschouwd.

Matrixdrukkers die geïnkte banden hebben zijn in het algemeen niet geschikt als gevolg van de variatie in het afdrukken van het slag-mechanisme en het meervoudige gebruik van een geTnkte band maakt voorspelling van de kleur moeilijk.

35 Plotters hebben slechts een beperkte waarde ten aanzien van deze techniek daar zij niet mechanisch ontworpen zijn om op efficiënte wijze stippen weer te geven.

Het spreekt vanzelf dat de boven beschreven werkwijze van de uitvinding eveneens geschikt is voor het simuleren van gebreide of ge-40 knoopte weefsels. Hierbij zal de gesimuleerde vorm van elk garen bij _>· 8701858 0+ ; 6 benadering de bij het breien gemaakte lussen benaderen.

Verder kan de werkwijze volgens de uitvinding uitgevoerd worden niet alleen voor vooraf gekleurde garens maar eveneens bij ongekleurde doeken die vervolgens met kleuren bedrukt worden.

5 Ook kan de werkwijze worden toegepast voor vloerkleden en velours waarbij elke gesimuleerde vorm een kwastje zal benaderen.

8701858

Claims (6)

1. Werkwijze voor het simuleren van gekleurd weefsel waarbij een beeld van het gekleurde weefsel op een weergeefelement, zoals een kleurmonitor, of een hardcopy wordt geproduceerd, waarbij het te simu- 5 leren weefsel uit gekleurde en in elkaar geweven garens bestaat die elk aan het oppervlak voor het oog waarneembaar uit onderbroken stukken van bepaalde vorm bestaan, met het kenmerk, dat de kleuren van alle punten van het totale oppervlak van elke gesimuleerde vorm worden gesommeerd en gecorrigeerd opdat de gemiddelde kleur dezelfde is als de spectrofo-10 tometrisch gemeten kleur van de vorm van het weefsel in werkelijkheid.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de gesimuleerde vorm zodanig wordt uitgevoerd dat deze bij benadering gelijk is aan de vorm van het garen die het oog, bij waarneming van het weefsel in werkelijkheid, zal waarnemen en die aan de randen, bij passage over en onder an- 15 dere garens, van schaduw is voorzien.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij ten behoeve van een definiëring van de positie van het oppervlak van de gesimuleerde vorm in de drie-dimensionale ruimte deze vorm tussen twee daarboven passe-- rende garens als elliptische vorm wordt gekozen.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij uitgegaan wordt van een algemene achtergrondbelichting en een sterke directionele belichting onder een hoek van of ongeveer 45° ten opzichte van het oppervlak van het weefsel, en waarbij een visuele representatie van de in de punten van het oppervlak van de gesimuleerde vorm zichtbare kleur via "straal-25 vol ging" (ray-tracing) wordt gerealiseerd.

„ 5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij een oppervlakmodelle- ring wordt ingevoerd door verschillende reflectanties aan het oppervlak van de gesimuleerde vorm aan te brengen teneinde verschillende garens te simuleren.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 3 tot 5, waarbij elk punt (X, Y, Z) in de drie-dimensionale ruimte van de vorm aan het oppervlak in een tint-, verzadigings- en helderheidmodel wordt omgezet, dat van .alle punten van de vorm de tint-, verzadigings- en helderheid-waarden worden gesommeerd, dat de somwaarden worden vergeleken met de in werke-35 lijkheid van de vorm spectrofotometrisch gemeten tint-, verzadigings-en helderheid-waarden, en dat het gevonden foutverschil over het totale aantal punten van de gesimuleerde vorm wordt verdeeld. +++++++ 8701858